Материал: Таксономия чрезвычайных ситуаций

прорывному (водяная волна за счет интенсивного размыва и вовлечения в движение обломочных масс сразу превращается в селевую волну, но с изменчивой насыщенностью);

обвально-оползневому (когда происходит смыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно, достигая сразу максимальной насыщенности).

Селевые потоки бывают:

водно-каменными;

водно-песчаными и водно-пылеватыми;

грязевыми;

грязекаменными;

водно-снежно-каменными.

Водно-каменный сель - такой поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал. Формируется, в основном, в зоне плотных пород.

Водно-песчаный - такой поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозема.

Грязевой сель близок к водно-пылеватому. Формируется в районах распространения пород преимущественно глинистого состава.

Грязекаменный сель характеризуется значительным содержанием в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока.

Водно-снежно-каменный сель - переходная стадия между собственно селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеформирующих грунтов, источников интенсивного обводнения грунтов, а также геологических форм, способствующих образованию достаточно крутых склонов и русел.

Источниками питания селей твердыми составляющими являются ледниковые морены с рыхлым заполнением, рыхлообломочный материал осыпей, оползней, обвалов, смывов, русловые завалы и загромождения, образованные предыдущими селями, древесно-растительный материал. Источниками питания селей водой являются дожди и ливни, ледники и сезонный снежный покров, воды горных рек.

Наиболее часто образуются сели дождевого питания, основным условием формирования которых является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение (табл. 3).

Формирование селей происходит в селевых водосборах, наиболее распространенной формой которых в плане является грушевидная, с водосборочной воронкой и веером ложбинных и долинных русел, переходящих в основное русло (см. таблица 3).

Таблица 3. Условия формирования дождевых селей

Селевой водосбор включает три основные зоны, в которых формируются и протекают селевые процессы:

зона селеобразования (питания селей водой и твердой составляющей);

зона транзита (движение селевого потока);

зона разгрузки (массового отложения селевых выносов).

Площади селевых водосборов колеблются от 0,05 до нескольких десятков квадратных километров. Длина русел колеблется в пределах от 10-15 м (микросели) до нескольких десятков километров, а их крутизна в транзитной зоне колеблется от 25°-30° (в верхней части) до 8°-15° (в нижней части). При меньших уклонах начинается процесс отложения селевой массы. Полностью движение селя прекращается при крутизне 2°-5°.

Результат воздействия селевого потока на различные объекты зависит от его основных параметров: плотности, скорости, продвижения, высоты, ширины, расхода, объема, продолжительности, размеров включения и вязкости.

Плотность селевого потока зависит от состава и содержания твердой составляющей. Обычно она составляет не менее 100 кг в одном кубическом метре воды, что при плотности породы 2,4-2,6 г/см3 приводит к плотности селевых потоков примерно 1,07-1,1 г/см3. Как правило, плотность селевого потока колеблется в пределах 1,2-1,9 г/см3.

Скорость движения селевого потока в транзитных условиях (в зависимости от глубины потока, уклона русла и состава селевой массы) составляет от 2-3 до 7-8 м/с, а иногда и более. Максимальная скорость может превышать среднюю в 1,5-2 раза.

Высота селевого потока варьируется в значительных пределах и может составлять: для мощных и катастрофических селей - 3-10 м, для маломощных - 1-2 м.

Ширина селевого потока зависит от ширины русла и в большинстве горных бассейнов на транзитных участках колеблется от 3-5 м (узкие каньоны, горловины, глубоко врезанные русла небольших бассейнов) до 50-100 м.

Максимальный расход селя колеблется от нескольких десятков до 1000-1500 м3/с.

Объем селевых отложений (объем рыхлообломочной породы в естественном залегании, вынесенный из селевого очага и русла) определяет зону воздействия селя. Как правило, суммарный объем селевого выноса определяет тип селя и его разрушительное действие на сооружение.

Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности.

Продолжительность селей колеблется от десятков минут до нескольких часов. Большинство зарегистрированных селей имели продолжительность 1-3 часа. Иногда сели могут проходить волнами по 10-30 минут с неселевыми промежутками между ними до нескольких десятков минут.

Максимальные размеры крупнообломочных включений характеризуются размерами отдельных глыб и валунов скальных и полускальных пород и могут быть 3-4 м в поперечнике. Масса таких глыб может составлять до 300 т.

Вязкость связных селей колеблется от 3-4 пуаз (единица динамической вязкости (П); 1П=0,1 Нс/м3=0,102 кг/с) до нескольких десятков, а иногда и сотен пуаз. При значительной вязкости сель напоминает густой бетонный раствор. Вязкость при переходе от несвязного селя к связному примерно равна 2,5-4,0 пуаза.

Таким образом, диапазоны основных параметров селевых потоков следует принимать:

плотность - (1,2-1,9)×103 кг/м3;

вязкость - 4-20 пуаз;

скорость движения в транзитных условиях: для уклонов 10°-27° - 2,5-7,5 м/с;

максимально возможная скорость - 14-16 м/с;

предельная крутизна прекращения движения - 2-5°;

высота селевого потока: катастрофического - до 10 м; мощного - 3-5 м; среднего - »2,5 м; маломощного - »1,5 м;

ширина потока на транзитных участках - 5-70 м;

расход (диапазон) - 30-800 м3/с, возможный максимум - 2000 м3/с;

продолжительность - 0,5-3 часа;

повторяемость 15-20 лет;

размер крупных включений - 3-4 м;

масса включений - 200-300 т.

Сель движется, как правило, отдельными волнами, а не непрерывным потоком. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 метров образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока достигает 25 м.

Обладая огромной кинетической энергией грязевых потоков и высокой скоростью передвижения (до 15 км/ч), сели разрушают дороги, гидротехнические сооружения, приводят к гибели людей и животных. Всё это продолжается недолго - 1-3 часа. Время от начала возникновения в горах и до момента выхода селя в равнинную часть составляет 20 - 30 минут.

По мощности селевые потоки делятся на группы: мощные (вынос более 100 тыс. м3 массы селя), средней мощности (от 10 до 100 тыс. м3), слабой мощности (менее 10 м3).

В России до 20% территории находится в селеопасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, в зоне Байкало-Амурской магистрали и других. местах. Сели прогнозируются по результатам наблюдений за прошлые годы и по метеорологическим прогнозам.

Ураганы, бури, смерчи

Ураганы, бури и смерчи относятся к опасным ветровым метеорологическими явлениям.

Ветер - это движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Всякий ветер можно охарактеризовать направлением, скоростью и силой.

Для обозначения движения ветра применяется много разных названий: ураган, буря, смерч, тайфун, торнадо, циклон, шторм и др. Применение шкалы Бофорта (см. таблица 4) позволяет систематизировать все эти названия и весьма точно оценивать силу ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Удобства применения этой шкалы в том, что она позволяет, по описанным в ней признакам, без всяких приборов достаточно точно определить скорость ветра.

Таблица 4. Шкала Бофорта

баллов - затишье (штиль) - дым поднимается вертикально - зеркально гладкое море.

Бризом (от легкого до сильного) называют ветер, имеющий скорость от 1,6 до 13,8 м/с (6,4-50 км/ч). (От затишья до сильного ветра - 0-7 баллов).

Бурей называют ветер, скорость которого достигает от 17,2 до 32,6 м/с (62-105 км/ч). На море термину буря соответствует термин шторм.

баллов (17,2-20,7 м/с) - очень крепкий ветер (буря) - ломает сучья деревьев, очень трудно идти против ветра - на море умеренно высокие длинные волны, по краям гребней взлетают брызги, полосы пены ложатся рядами по ветру. Опасен для судов, буровых вышек и аналогичных сооружений.

баллов (20,8-24,4 м/с) - шторм (сильная буря) - повреждения легких построек, кровли, труб - высокие волны, пена широкими плотными полосами ложится по ветру, гребни волн опрокидываются и рассыпаются в брызги, которые ухудшают видимость.

баллов (24,5-28,4 м/с) - сильный шторм (полная буря) - значительные разрушения легких построек, деревья вырываются с корнем, очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями, поверхность моря белая от пены, грохот волн подобен ударам, видимость плохая.

баллов (28,5-32,6 м/с) - жесткий шторм (жесткая буря) - массовые разрушения на значительном пространстве - волны, суда временами скрываются из вида, края волн повсюду сдуваются в пену, видимость плохая.

баллов (от 33 м/с) - ураган:

до 40 м/с - значительные разрушения легких деревянных поселков, валятся телеграфные столбы;

до 45 м/с - в легких деревянных поселках разрушается более 50 % домов, в прочих постройках - разрушение крыш окон, дверей, штормовой нагон воды до 3 м;

до 55 м/с - полное разрушение легких деревянных поселков, повреждение прочных построек, нагонная волна до 4 м, повреждения зданий водой;

до 70 м/с - полный ветровал деревьев, сильное повреждение прочных построек, нагонная волна до 6 м, сильная абразия морского берега, повреждения нижних этажей зданий водой;

при 80-100 м/с - разрушаются каменные здания,

при 110 м/с - разрушается практически все.

Ураганы, бури, смерчи вызываются неравномерным распределением атмосферного давления на поверхности Земли и прохождением атмосферных фронтов, разделяющих воздушные массы с разными физическими свойствами.

Важнейшими характеристиками данных явлений, определяющими объемы возможных разрушений и потерь, являются скорость ветра, ширина зоны, охваченная ураганом, и продолжительность его действия.

Ширина зоны катастрофических разрушений при ураганном ветре в тропических районах может изменяться от 20 до 200 километров и более. В средних широтах ширина зоны действия урагана может достигать нескольких тысяч километров. Продолжительность действия ураганного ветра может изменяться от 9 до 12 суток и более, а бурь и штормов от нескольких часов до нескольких суток. Направление ветра при ураганах в наших широтах, в основном, с Запада на Восток. Наиболее часто ураганы на территории Российской Федерации возникают в августе - сентябре.

Очень часто ураганы сопровождаются ливнями, снегопадами, градом, возникновением пыльных и снежных бурь.

Ураган, проходя над морем или океаном, может сформировать мощные облака, которые являются источником ливневых дождей.

В результате обильного выделения осадков, сопровождающих ураганный ветер, могут возникать затопления местности и снежные заносы на большой территории. Могут получить разрушения линии электроснабжения и связи.

Разрушения зданий при ураганном ветре и перехлестывание проводов ЛЭП способствуют возникновению и быстрому распространению массовых пожаров.

Опасные атмосферные вихри зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха, быстро вращаются против часовой стрелки в Северном полушарии (по часовой стрелке в Южном), при этом смещаются вместе с окружающей воздушной массой.

Основными разрушительными факторами урагана являются:

высокая скорость ветра;

скоростной напор воздушного потока;

сила воздушного потока;

продолжительность.

Бурей называют ветер, скорость которого меньше скорости урагана. Однако она тоже довольно велика и достигает 15-20 м/с. В зависимости от скорости ветра различают сильную и полную бури. Сильную бурю иногда называют штормом.

В зависимости от времени года и вовлечения в воздух различного состава частиц бури подразделяются на пыльные (песчаные), беспыльные и снежные.

Беспыльные бури характеризуются отсутствием вовлечения пыли в воздух и сравнительно меньшими масштабами разрушений и ущерба.

Смерч - атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся до поверхности Земли. Чаще всего - во время жаркой погоды и высокой влажности, когда особенно резко проявляется неустойчивость воздуха в нижних слоях атмосферы.

Смерч имеет вид столба иногда с изогнутой осью вращения, диаметром от десятков до сотен метров с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки со скоростью до 100 м/с. Внутри смерча давление всегда пониженное, поэтому туда засасываются пыль, вода и различные предметы. Часто сопровождаются грозами, градом, ливнями необычайной силы и размерами. Существуют смерчи недолго: от нескольких минут (до 30) до нескольких часов (до 7,5 в США, до 1 - в России), проходя за это время путь от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров, высота его может достигать 800-1500 метров.

Одной из особенностей движения смерча является прыгание: пройдя какое-то расстояние по земле, он может подняться в воздух, а затем снова опуститься на каком-то расстоянии. Соприкасаясь с поверхностью земли, вызывает большие разрушения. В воздух могут быть подняты и перенесены на несколько метров и даже километров люди, животные, автомобили, легкие дома и т.д.

Образуются смерчи во многих областях земного шара как над водной поверхностью, так и над сушей.

Цунами

Цунами - гравитационные волны очень большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных землетрясениях, реже вулканических извержениях.